(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
プラスチックによりモールドされたサンプルに薬液を噴射し溶解して開封するためのプラスチックモールド開封装置であって、
前記薬液を薬液ボトルより吸入する薬液供給用定量ポンプと、
不活性ガスを不活性ガス制御用電磁弁から配管を通じて吸入する不活性ガス供給用定量ポンプと、
前記薬液供給用定量ポンプから前記薬液が、前記不活性ガス供給用定量ポンプから前記不活性ガスが、同時に供給されその内部で混合する配管と、
前記配管で前記不活性ガスと混合された前記薬液を前記サンプルに噴射する薬液噴射部とを備える
ことを特徴とするプラスチックモールド開封装置。
【請求項２】
前記混合された前記薬液と前記不活性ガスとは４０℃以下の温度で前記薬液噴射部より噴射されることを特徴とする請求項１に記載のプラスチックモールド開封装置。
【請求項３】
前記薬液は、発煙硝酸の含有比率が８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％、硫酸の含有比率が２０ｗｔ％〜１０ｗｔ％の混酸であることを特徴とする請求項１または２に記載のプラスチックモールド開封装置。
【請求項４】
プラスチックによりモールドされたサンプルに薬液を噴射し溶解して開封するためのプラスチックモールド開封方法であって、
前記薬液を不活性ガスと混合し、
前記不活性ガスが混合された前記薬液を４０℃以下の温度で前記サンプルに噴射する
ことを特徴とするプラスチックモールド開封方法。
【請求項５】
前記サンプルは、銅でワイヤボンディングされた半導体装置であることを特徴とする請求項４に記載のプラスチックモールド開封方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、プラスチックで封止された半導体集積回路のプラスチックモールドの一部を溶解除去し、不良解析時の検査や品質チェックに使用するためのプラスチックモールド開封装置及び開封方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、プラスチックで封止された半導体集積回路のプラスチックモールドされたサンプルの一部を、薬液により溶解除去して露出させるプラスチックモールド開封装置が知られている。
【０００３】
このプラスチックモールド開封装置においては、従来より発煙硝酸、濃硫酸、発煙硫酸及びそれらの混合液である混酸、といった薬液を用いてサンプルの開封処理を行うものがある（例えば、特許公報第３３４０６７５号など）。
【０００４】
図１は、従来のプラスチックモールド開封装置を示すブロック図である。従来のプラスチックモールド開封装置においては、薬液供給用定量ポンプ５１０で薬液を吸入し、熱交換器５２０で薬液の液温を沸点前後まで上げ、薬液を気化させて、気化した薬液を薬液噴射部５３０において拡散させてモールドへと噴き付けて、プラスチックを溶解させ、開封していた。
【０００５】
従来は、半導体集積回路の配線用ワイヤに金を使用するのが主流であり、金は、発煙硝酸、薬液への耐食性に優れているため、高温で薬液を噴き付けても腐食することがなかった。
【０００６】
ところが最近、配線用ワイヤとして金の代わりに銅を使用し、ボンディングパッド部にアルミが使用される半導体集積回路が増加している。銅は、硫酸に対しては一定の耐食性があるものの、発煙硝酸に対しては容易に溶解する。一方アルミは、硝酸に対しては耐食性があるが、硫酸に対しては容易に溶解する。そのため、このようなサンプルの開封においては、硝酸と硫酸との中間的特性を有する薬液として、両者を混合した混酸が用いられている。
【０００７】
混酸の場合においても、単にモールド材を溶解する目的の場合の温度は硝酸の沸点以上である８０℃以上で使用されるが、前記半導体集積回路内部の金属保護を目的とする場合は、薬液の活性が強くなる高い温度で開封すると、銅が用いられている部分が解析における実用許容値以上のダメージを受けてしまうという問題がある。
【０００８】
よって、銅ワイヤが使用されている半導体集積回路の開封においては、混酸の使用とともに、より薬液の活性の低い室温付近での開封が必須となる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特許公報第３３４０６７５号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明の目的は、以上のような問題点を解決するために、薬液を気化させることなくプラスチックモールドへと噴き付けて開封することができるようなプラスチックモールド開封装置及びプラスチックモールド開封方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、本発明の実施の形態に係るプラスチックモールド開封装置は、薬液を供給する薬液供給用定量ポンプと、不活性ガスを供給する不活性ガス供給用定量ポンプと、前記薬液と前記不活性ガスとをその内部で混合する配管と、前記配管で前記不活性ガスと混合された前記薬液をサンプルに噴射する薬液噴射部とを備えている。
【００１２】
この時、本発明の実施の形態に係るプラスチックモールド開封装置においては、前記混合された前記薬液と前記不活性ガスとは４０℃以下の温度で前記薬液噴射部より噴射されてもよい。
【００１３】
また、本発明の実施の形態に係るプラスチックモールド開封装置においては、前記薬液は、発煙硝酸の含有比率が８０ｗｔ％〜９０ｗｔ％、硫酸の含有比率が２０ｗｔ％〜１０ｗｔ％の混酸であってもよい。
【００１４】
本発明の実施の形態に係るプラスチックモールド開封方法においては、薬液と不活性ガスとを混合し、前記不活性ガスと前記薬液とが混合されたものを４０℃以下の温度にしたまま前記サンプルに噴射する。
【００１５】
この時、本発明の実施の形態に係るプラスチックモールド開封方法において、前記サンプルは銅でワイヤボンディングされた半導体装置であってもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明におけるプラスチックモールド開封装置及び開封方法によれば、薬液を不活性ガスと混合して噴射することにより、少ない流量の薬液でかつ薬液が気化しない沸点以下の温度領域においても、薬液をサンプルの開封面に充分に拡散させ噴射することができ、プラスチックモールドを確実に溶解させて開封することができる。
【００１７】
また、本発明におけるプラスチックモールド開封装置及び開封方法によれば、薬液の液温を、薬液の活性が強い高温とすることなくサンプルに対して噴射できるため、サンプルの配線ワイヤやボンディングパッドに使用される金属へと溶解断線などのダメージを与えることなくサンプルを開封することができる。
【００１８】
また、開封中の金属の腐食は、金属が空気中の酸素に触れることで促進されるところ、本発明におけるプラスチックモールド開封装置及び開封方法によれば、開封中にサンプルの開封面に対して不活性ガスを噴射することにより、開封面が空気と遮断されるため、金属腐食を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】従来のプラスチックモールド開封装置の構成を示すブロック図である。
【図２】本発明の一実施形態に係る装置の構成を示すブロック図である。
【図３】本発明の一実施形態に係る装置の全体的な構成を示すブロック図である。
【図４】本発明の一実施形態に係る装置の薬液噴射部及び加熱手段の構成を示すブロック図である。
【図５】本発明の実施例における窒素ガスの混合の有無により、開封結果を比較した図である。
【図６】本発明の実施例における窒素ガスの流量により、開封結果を比較した図である。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、本発明の実施の形態を図面に基づいて詳細に説明する。
【００２１】
図２には、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置１００が示されている。このプラスチックモールド開封装置１００は、薬液供給用定量ポンプ１１０、不活性ガス供給用定量ポンプ１２０、薬液噴射部１３０、配管１４０、薬液ボトル１５０、廃液ボトル１６０、サンプルセット部１７０を有する。
【００２２】
薬液供給用定量ポンプ１１０は、配管１５５を介して、薬液ボトル１５０と接続される。また、薬液供給用定量ポンプ１１０は、配管１１５、配管１４０を通じて薬液噴射部１３０と接続される。
【００２３】
不活性ガス供給用定量ポンプ１２０は、配管１２５、配管１４０を通じて薬液噴射部１３０と接続される。配管１１５と配管１２５とは、配管１４０において合流する。不活性ガス供給用定量ポンプ１２０は、配管１８５を通じて外部の不活性ガス供給装置と接続される。
【００２４】
薬液噴射部１３０はサンプルセット部１７０へと薬液を噴射できる箇所に位置し、薬液噴射部１３０は、配管１６５を通じて、廃液ボトル１６０と接続される。
【００２５】
薬液供給用定量ポンプ１１０は、薬液ボトル１５０より薬液を取り出し、薬液噴射部１３０へと一定量の薬液を供給する。供給する薬液量は、一定時間に一定量を供給するように設定可能である。
【００２６】
薬液としては、発煙硝酸、濃硫酸、発煙硫酸及びそれらの混合液である混酸などが使用される。例えば、サンプルの配線ワイヤが銅で、ボンディングパッドがアルミの場合には、発煙硝酸の含有比率が８０〜９０ｗｔ％、硫酸の含有比率が１０〜２０ｗｔ％の混酸を用いるのが、銅及びアルミのいずれの腐食も少ない比率として有効である。
【００２７】
薬液供給用定量ポンプ１１０は、薬液を定量送れる定量ポンプであれば良く、例として、プランジャー型定量ポンプのほか、ベローズ型定量ポンプ、マスフローコントローラを使用したポンプ等が挙げられる。
【００２８】
不活性ガス供給用定量ポンプ１２０は、薬液噴射部１３０へと一定量の不活性ガスを供給する。不活性ガス供給用定量ポンプ１２０で供給する不活性ガスの流量は、一定時間に一定量を供給するように設定可能である。
【００２９】
不活性ガスとしては、窒素ガスが主に用いられるが、それ以外の不活性ガスを使用してもよい。
【００３０】
不活性ガス供給用定量ポンプ１２０は、ガスを定量送れる定量ポンプであれば良く、例として、プランジャー型定量ポンプのほか、ベローズ型定量ポンプ、マスフローコントローラを使用したポンプ等が挙げられる。
【００３１】
供給された薬液は、配管１４０において不活性ガスと混合される。不活性ガスと混合された薬液は、薬液噴射部１３０へと送られる。
【００３２】
サンプルセット部１７０には、サンプルがセットされる。サンプルはマスクによってマスクされ、マスクにより開封面の面積及び形状が決定される。セットされたサンプルに対して、薬液噴射部１３０より、不活性ガスと混合された薬液が噴射される。
【００３３】
本発明の一実施形態によれば、サンプルに対して噴射される薬液は、不活性ガスと混合されているため、少ない流量の薬液でかつ薬液が気化しない沸点以下の温度領域においても、薬液をサンプルの開封面に充分に拡散させ噴射することができ、プラスチックモールドを確実に溶解させて開封することができる。
【００３４】
図３を参照しつつ、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置の薬液噴射部及び加熱手段の構成について説明する。
【００３５】
薬液噴射部１３０は、薬液をサンプル１３５に対して噴射するノズル１３２、開封面積及び形状を設定するマスク１３３、廃液を廃液ボトル１６０へと排出する配管１３４を有する。配管１４０から窒素ガスと混合された薬液を供給されたノズル１３２は、マスク１３３によりマスクされたサンプル５０に対して窒素ガスと混合された薬液を噴射する。
サンプル５０に対して噴射された薬液は、廃液として、配管１３４を通じて廃液ボトルへと排出される。
【００３６】
また、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置は、配管１４０とノズル１３２との間に、加熱手段として熱交換器２００を有しても良い。
【００３７】
熱交換器２００は、不活性ガスと混合された薬液を加熱する。加熱する温度は一定温度に設定可能である。
【００３８】
薬液温度が低いと、薬液の活性が弱く、それだけプラスチックモールドの溶解速度が遅くなるため、開封により多くの薬液を必要とすることから、熱交換器２００により薬液を加熱し、薬液を活性することが望ましい。
【００３９】
もっとも、薬液温度が高いと、薬液の活性が強くなりすぎ、溶解速度は早くなるが、サンプルの配線ワイヤが銅であるような場合には銅へのダメージが大きくなる。例えば、銅ワイヤの直径が１０μｍ〜２０μｍのサンプルにおいて、薬液の液温を４０℃を超えて上昇させると、場合によっては銅ワイヤの溶解断線が生じることがある。
【００４０】
そこで、不活性ガスと混合された薬液の液温を、熱交換器２００により４０℃以下の温度に加熱して噴射すると、銅ワイヤへのダメージが解析等の実用上問題ないレベルで、しかも早い溶解速度での開封が可能となる。
【００４１】
以下、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置の動作の例を、図３及び図４を参照しつつ説明する。
【００４２】
まず、サンプル５０を、開封面を下向きにして、サンプルセット部１７０へとセットし、薬液供給用定量ポンプ１１０の薬液の流量、不活性ガス供給用定量ポンプ１２０の不活性ガスの流量、装置の動作時間を操作パネルで設定する。
【００４３】
薬液は、不活性ガスと混合して用いるため、薬液供給用定量ポンプ１１０で送液する薬液の流量は薬液を気化させる場合と同程度の少量で良い。
【００４４】
送液する薬液の流量に合わせて、不活性ガスの流量を設定する。不活性ガスの流量は、薬液の量に比較して少なすぎると、薬液の拡散が充分でない為、プラスチックモールドの溶解速度が遅くなる。一方、薬液の量と比較して不活性ガスの流量が多すぎる場合には、薬液が希薄となり、薬液のサンプル５０への接触時間も短くなるため、プラスチックモールドの溶解速度が遅くなる。
【００４５】
次に、熱交換器２００において薬液を加熱する温度を操作パネルで設定する。設定温度は、前述の通り、４０℃以下であることが望ましい。
【００４６】
設定後、装置の動作を開始すると、薬液供給用定量ポンプ１１０が配管１５５を通じて薬液ボトル１５０より薬液を吸入し、熱交換器２００に向けて、設定に応じた流量の薬液を送液する。
【００４７】
この時、不活性ガス供給用定量ポンプ１２０も同時に動作し、不活性ガス制御用電磁弁１８０、配管１８５を通じてガスを吸入し、熱交換器２００に向けて、設定に応じた流量の不活性ガスを送気する。
【００４８】
熱交換器２００へ向けて送られた薬液と不活性ガスとは、配管１４０において混合される。
【００４９】
熱交換器２００に送られ、不活性ガスと混合された薬液は、設定温度まで加熱される。
【００５０】
熱交換器２００で加熱された不活性ガスと混合された薬液は、薬液噴射部１３０のノズル１３２から、サンプルに吹き当てられる。
【００５１】
薬液は吹き当てられた後、廃液として、配管１３４、配管１６５を通じて廃液ボトル１６０へと送られる。
【００５２】
設定した動作時間が経過すると、装置は動作を終了する。まず薬液供給用定量ポンプ１１０が停止し、その数秒後、不活性ガス供給用定量ポンプ１２０が停止する。数秒間、薬液が送液されず、不活性ガスのみ送気されることにより、熱交換器２００内、ノズル１３２内、及びサンプル５０の開封面の薬液が除去される。
【００５３】
本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置では、以上のように、薬液を不活性ガスと混合して噴射することにより、少ない流量の薬液でかつ薬液が気化しない沸点以下の温度領域においても、薬液をサンプルの開封面に充分に拡散させ噴射することができ、プラスチックモールドを確実に溶解させて開封することができる。
【００５４】
また、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置によれば、薬液の液温を、薬液の活性が強い高温とすることなくサンプルに対して噴射できるため、サンプルの配線ワイヤやボンディングパッドに使用される金属へと溶解断線などのダメージを与えることなくサンプルを開封することができる。
【００５５】
また、開封中の金属の腐食は、金属が空気中の酸素に触れることで促進されるところ、本発明におけるプラスチックモールド開封装置によれば、開封中にサンプルの開封面に対して不活性ガスを噴射することにより、開封面が空気と遮断されるため、金属腐食を防止することができる。
【実施例１】
【００５６】
本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置において、窒素ガスを流した場合と、流さない場合とにおけるサンプルの開封結果について比較した。
【００５７】
サンプルとして、モールドの厚さがチップ面まで０．３５ｍｍ、２次ワイヤ側まで０．６５ｍｍ、チップの直径が６ｍｍであり、配線ワイヤが銅、ボンディングパッドがアルミであるサンプルを使用し、その開封結果を比較した。
【００５８】
本実施例においては、ノズル１３２の直径を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍとした。薬液として、発煙硝酸９０ｗｔ％、硫酸１０ｗｔ％の混酸を使用し、その流量を５ｍｌ／ｍｉｎとした。加熱手段により、薬液を加熱し、その液温を３０℃とした。窒素ガスを用いなかった場合と、不活性ガスとして窒素ガスを用い、流量を３０ｍｌ／ｍｉｎとした場合で、開封時間を６分、開封径を１４ｍｍ角とした場合との開封結果を比較した。
【００５９】
図５は、本実施例における窒素ガスの有無による開封結果の違いを示す図である。
【００６０】
図５に示すように、窒素ガスを用いなかった場合には、液温３０℃では液が気化しないため、液が充分噴射されず、殆どモールドは開封されなかった。一方、窒素ガスを用いた場合には、窒素ガスで薬液が噴き上げられることにより、１００μｍ／ｍｉｎ程度の溶解速度が得られ、エッジの立った良好な開封結果が得られた。サンプルの金属には断線などのダメージがなかった。
【００６１】
以上から、薬液を不活性ガスと混合してサンプルへと噴射することにより、少量の薬液で、薬液を気化させることなく良好な開封結果を得られることが確認された。
【実施例２】
【００６２】
また、本発明の一実施形態に係るプラスチックモールド開封装置において、窒素ガスの流量を変化させ、モールドの厚さがチップ面まで０．３５ｍｍ、２次ワイヤ側まで０．６５ｍｍ、チップの直径が６ｍｍであり、配線ワイヤが銅、ボンディングパッドがアルミであるサンプルの開封結果を比較した。
【００６３】
本実施例においては、ノズル１３２の直径を１．５ｍｍ〜２．０ｍｍとした。薬液として、発煙硝酸９０ｗｔ％、硫酸１０ｗｔ％の混酸を使用し、その流量を５ｍｌ／ｍｉｎとした。加熱手段により、薬液を加熱し、その液温を３０℃とした。不活性ガスとして窒素ガスを用い、開封径６ｍｍ角の場合に、窒素ガスの流量を２０ｍｌ／ｍｉｎ、３０ｍｌ／ｍｉｎ、４０ｍｌ／ｍｉｎの各条件にて、サンプルのチップ面露出までの開封時間を比較した。
【００６４】
図６は、本実施例における窒素ガスの流量による開封結果の違いを示す図である。
【００６５】
図６に示すように、窒素ガスの流量が２０ｍｌ／ｍｉｎの場合には、開封時間は約４分、３０ｍｌ／ｍｉｎの場合には、開封時間は約３分、４０ｍｌ／ｍｉｎの場合には、開封時間は約３分３０秒であり、窒素ガスの流量が３０ｍｌ／ｍｉｎの場合に最も開封時間が早かった。
【００６６】
この結果から、窒素ガスの流量が、最適な量と比較して少ない場合には、薬液の拡散が充分でない為、プラスチックモールドの溶解速度が遅くなることが確認された。一方、窒素ガスの流量が、最適な量と比較して多い場合には、薬液が希薄となり、薬液のサンプルへの接触時間も短くなるため、プラスチックモールドの溶解速度が遅くなることが確認された。
【符号の説明】
【００６７】
１００  プラスチックモールド開封装置
１１０  薬液供給用定量ポンプ
１２０  不活性ガス供給用定量ポンプ
１３０  薬液噴射部
１４０  配管
２００  熱交換器
【図１】
0005514586.tif 000002
【図２】
0005514586.tif 000003
【図３】
0005514586.tif 000004
【図４】
0005514586.tif 000005
【図５】
0005514586.tif 000006
【図６】
0005514586.tif 000007